산업 뉴스

단파장 협선폭 파이버 레이저

2021-12-27
스펙트럼 합성 기술에서 합성된 레이저 서브빔의 수를 늘리는 것은 합성 파워를 높이는 중요한 방법 중 하나입니다. 파이버 레이저의 스펙트럼 범위를 확장하면 스펙트럼 합성 레이저 서브빔의 수를 늘리고 스펙트럼 합성 파워를 높이는 데 도움이 됩니다[44-45]. 현재 일반적으로 사용되는 스펙트럼 합성 범위는 1050 ½ 1072 nm입니다. 좁은 선폭 파이버 레이저의 파장 범위를 1030nm까지 확장하는 것은 스펙트럼 합성 기술에 매우 중요합니다. 이에 많은 연구기관에서 단파장(파장 1040nm 이하)의 협선형 광파이버 레이저에 초점을 맞춰 연구하였다. 이 논문은 주로 1030 nm 파이버 레이저를 연구하고 스펙트럼으로 합성된 레이저 서브빔의 파장 범위를 1030 nm까지 확장합니다.
파장이 다른 파이버 레이저의 출력 특성은 주로 이득 파이버의 흡수 스펙트럼과 방출 스펙트럼의 영향을 받습니다. 단파장 파이버 레이저의 경우 파이버 레이저의 기존 파장 대역(1060 ½ 1080 nm)과 비교하여 이득 파이버의 흡수 단면적이 더 큽니다. 단파장 레이저는 이득 섬유에서 쉽게 재흡수되어 더 긴 파장의 레이저 출력을 생성합니다. 즉, ASE가 생성되어 출력 전력이 제한됩니다.

2011년에 예나 대학의 O. Schmidt는 증폭을 위한 시드 라이트로 좁은 선폭 ASE 소스를 사용했습니다. 시드 소스 구조는 그림 21에 나와 있습니다. 두 개의 격자는 12pm에서 시드 선폭을 제어하는 ​​데 사용되며, 시드 출력 전력은 400mW이고, 중심 파장은 1030nm입니다. 시드 소스는 두 단계로 증폭됩니다. 첫 번째 단계는 40/200 광자 결정 섬유를 사용하고 두 번째 단계는 42/500 광자 결정 섬유를 사용합니다. 최종 출력은 697W이고 빔 품질은 M2=1.34[46]입니다.


2016년, 미 공군 연구소의 Nader A. Naderi는 1030nm 변조된 PRBS 신호가 있는 단일 주파수 레이저를 종자 소스로 사용했습니다. 시드 소스의 스펙트럼 선폭은 3.5GHz였으며 증폭기 단에서 증폭되었습니다. 실험 장치는 그림 22에 나와 있습니다. 시스템은 1030nm 대역의 레이저 출력을 1034W로 증가시키고 스펙트럼 선폭은 11pm, 증폭기 단계의 출력 효율은 80%, ASE 억제 비율은 최대 40dB, 빔 품질은 M2입니다. = 1.1 ~ 1.2. 실험에서 이득 섬유의 길이를 조절하여 SBS와 ASE 효과를 억제하였다[47-48].

2014년, Ye Huang et al. 미국 Nufern Company에서 1028 ½ 1100 nm의 파장 범위에서 kw 레이저 출력을 달성했습니다[49]. 실험에서는 1028 nm 및 1100 nm 레이저를 주로 연구하였으며, 그 결과를 1064 nm 레이저와 비교하였다. 기존의 밴드 파이버 레이저와 비교하여 단파장 및 장파장 파이버 레이저의 ASE 효과가 크게 향상되었음을 알 수 있습니다. 마지막으로 ASE 효과를 억제한 후 1028nm 대역에서 1215W 단일 모드 레이저 출력을 얻었고 광효율은 75%였다.

2016년 미국 기업인 Roman Yagodkin 외. 단일 주파수 레이저에서 시드 소스로 위상 변조를 수행했습니다. 증폭 후 >1.5kW의 레이저 출력이 얻어졌습니다. 레이저 중심 파장 범위는 1030 ½ 1070 nm이고 스펙트럼 선폭은 <15 GHz[50]입니다. 파장에서의 출력 스펙트럼은 그림 23과 같다. 스펙트럼을 보면 단파장 레이저 스펙트럼의 ASE 억제율이 1064nm 부근의 레이저 스펙트럼보다 약 15dB 낮은 것을 알 수 있다. 2017년 미국 IPG 회사는 1030nm 단일 주파수 레이저에 위상 변조를 수행하여 스펙트럼을 20GHz로 확장했습니다. 3단계 전증폭 단계 후 출력 전력은 15-20W에 도달했으며 최종적으로 주증폭 단계 이후 출력 전력은 2.2kW였습니다. 단파장 레이저 출력은 현재 1030nm 대역 파이버 레이저의 가장 높은 출력입니다[50].
요약하면 ASE 효과의 영향으로 단파장 협선폭 파이버 레이저의 최대 출력 전력은 2.2kW에 불과해 기존의 협선폭 파이버 레이저에 비해 개발 여지가 많다. 1064 nm의 파장.

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